Question

5．用1-丁醇、溴化钠和较浓H₂SO₄混合物为原料，在实验室制备1-溴丁烷，并检验反应的部分副产物．（已知：NaCl+H₂SO₄（浓）=NaHSO₄+HCl↑）现设计如下装置，其中夹持仪器、加热仪器及冷却水管没有画出．请回答下列问题：

（1）仪器D的名称是锥形瓶．
（2）关闭a和b、接通竖直冷凝管的冷凝水，给A加热30分钟，制备1-溴丁烷．写出该反应的化学方程式CH₃CH₂CH₂CH₂OH+NaBr+H₂SO₄ $\stackrel{加热}{→}$ CH₃CH₂CH₂CH₂Br+NaHSO₄+H₂O．
（3）理论上，上述反应的生成物还可能有：丁醚、1-丁烯、溴化氢等．熄灭A处酒精灯，在竖直冷凝管上方塞上塞子，打开a，利用余热继续反应直至冷却，通过B、C装置检验部分副产物．B、C中应盛放的试剂分别是硝酸银、高锰酸钾溶液或溴水．
（4）在实验过程中，发现A中液体由无色逐渐变成黑色，该黑色物质与浓硫酸反应的化学方程式为C+2H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，可在竖直冷凝管的上端连接一个内装吸收剂碱石灰的干燥管，以免污染空气．
（5）相关有机物的数据如下：

物质	熔点/0C	沸点/0C
1-丁醇	-89.5	117.3
1-溴丁烷	-112.4	101.6
丁醚	-95.3	142.4
1-丁烯	-185.3	-6.5

为了进一步精制1-溴丁烷，继续进行了如下实验：待烧瓶冷却后，拔去竖直的冷凝管，塞上带温度计的橡皮塞，关闭a，打开b，接通冷凝管的冷凝水，使冷水从d（填c或d）处流入，迅速升高温度至101.6℃，收集所得馏分．
（6）若实验中所取1-丁醇、NaBr分别为7.4g、13.0g，蒸出的粗产物经洗涤、干燥后再次蒸馏得到9.6g 1-溴丁烷，则1-溴丁烷的产率是70%．

Answer 1

分析 （1）根据形状和用途确定名称；
（2）丁醇和溴化钠反应生成1-溴丁烷；
（3）用硝酸银可以检验溴离子，用高锰酸钾溶液或溴水可以检验碳碳双键；
（4）黑色物质为碳单质；
（5）冷凝管的使用注意“下进上出”，应该迅速升温至1-溴丁烷的沸点101.6℃，使1-溴丁烷挥发；
（6）进行过量计算，根据不足量物质计算1-溴丁烷的理论产量，其产率=（实际产量÷理论产量）×100%．

解答 解：（1）从冷凝管出来的液体用锥形瓶收集，故答案为：锥形瓶；
（2）丁醇和溴化钠反应生成1-溴丁烷，反应的方程式为CH₃CH₂CH₂CH₂OH+NaBr+H₂SO₄ $\stackrel{加热}{→}$ CH₃CH₂CH₂CH₂Br+NaHSO₄+H₂O，故答案为：CH₃CH₂CH₂CH₂OH+NaBr+H₂SO₄ $\stackrel{加热}{→}$ CH₃CH₂CH₂CH₂Br+NaHSO₄+H₂O；
（3）根据图表分析可知，可检验的副产物为溴化氢，1-丁烯，用硝酸银可以检验溴离子，用高锰酸钾溶液或溴水可以检验碳碳双键，故答案为：硝酸银；高锰酸钾溶液或溴水；
（4）反应溶液变黑是因为有浓硫酸参与，浓硫酸有强氧化性和脱水性，所以有机物在加热条件下被浓硫酸脱水炭化变黑，然后又被氧化，发生的反应为：C+2H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O，故答案为：C+2H₂SO₄（浓） $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O；
（5）冷凝管的使用注意“下进上出”，所以进水应从d处进，从表格数据可知要得到较纯净的1-溴丁烷，应该迅速升温至1-溴丁烷的沸点101.6℃，收集所得馏分，故答案为：d；101.6；
（6）7.4g 1-丁醇完全反应需要NaBr的质量为$\frac{7.4g}{74g/mol}$×103g/mol=10.3g＜13g，故丁醇不足，则理论上得到1-溴丁烷质量为$\frac{7.4g}{74g/mol}$×137g/mol=13.7g，实际得到9.6g 1-溴丁烷，故其产率=（9.6g÷13.7）=70%，
故答案为：70%．

点评 本题有机物的实验制备方案、物质的检验、混合物分离提纯、产率计算等，明确原理是解题关键，题目难度中等．